DE4220636B4

DE4220636B4 - Verbindungselement, insbesondere Kupplungsmuffe, für eine Schraubverbindung von Injektionsankerstangen von Injektionsankern

Info

Publication number: DE4220636B4
Application number: DE19924220636
Authority: DE
Original assignee: Friedr Ischebeck GmbH
Current assignee: Friedr Ischebeck GmbH
Priority date: 1992-06-24
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: DE4220636A1

Abstract

Verbindungselement, insbesondere Kupplungsmuffe (1), für eine Schraubverbindung von Injektionsankerstangen von selbstbohrenden, einen mittleren, in Achsrichtung verlaufenden Kanal (3) aufweisenden Injektionsankern (2), mit einem Innengewinde (10), wobei in dem Verbindungselement (1) ein axialer Anschlag (4) für eine Stirnfläche (6, 7) einer eingeschraubten Injektionsankerstange des Injektionsankers (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass vor diesem Anschlag (4) ein gesondertes, eine zentrale Öffnung belassendes Dichtelement (8) in Form eines O-Ringes aufgenommen ist, dass das Dichtelement in einer umlaufenden radialen, den Gewindeverlauf schneidenden Ausnehmung (9) angeordnet ist und dass die Ausnehmung (9) in ihrer Tiefe (t) etwa der Tiefe eines Gewindegrundes des Innengewindes (10) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement, insbesondere eine Kupplungsmuffe, für eine Schraubverbindung von Injektionsankerstangen von selbstbohrenden, einen mittleren, in Achsrichtung verlaufenden Kanal aufweisenden Injektionsankern, mit einem Innengewinde, wobei in dem Verbindungselement ein axialer Anschlag für eine Stirnfläche einer eingeschraubten Injektionsankerstange des Injektionsankers ausgebildet ist.

Im Stand der Technik ist mit der DE 3717 024 C2 eine Vorrichtung zum Bohren von Bohrlöchern und Injizieren von Verfestigungsmaterial bekannt mit einer Innengewinde aufweisenden Kupplungsmutter, in welcher etwa mittig ein Mittelstopp ausgebildet ist, durch welchen eine wirksame Verbindung mehrerer Ankerstangen erreicht werden soll. Aus der DE 39 27 436 A1 ist eine hochfeste Rohrverbindung für Schachtförderrohrleitungen bekannt mit einer Verbindungsmuffe, welche beiderseits eines etwa mittigen, radial nach innen weisenden Axialanschlags mit Innengewinde versehen ist. Eine Abdichtung zu hierin eingeschraubten Rohrenden kommt durch Dichtringe zustande, welche in axialer Zwischenlage zwischen den Stirnseiten des Axialanschlages und den Rohrenden vorgesehen sind. Auch die EP 0131956 A1 beschreibt eine Gewinderohrmuffe, bei welcher die Dichtringe in axialer Zwischenlage zwischen einem mittigen Axialanschlag und den Rohrstirnflächen angeordnet sind. Bei der aus der DE 600 537 bekannten Kupplung für Bohrgestänge soll ein zur Abdichtung vorgesehenes Ringelement gleichfalls in axiale Zwischenlage der Stirnflächen von Rohrende und Anschlag treten. Aus der US 4,835,873 ist ein Lehrersystem zur Begrenzung der Einschraubtiefe von Rohrenden in ein Verbindungselement bekannt.

Ein Verbindungselement der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus dem DBP 3910 627 bekannt. Bei dieser bekannten Kupplungsmuffe ist zur Bildung des Anschlages vorgesehen, dass das auf einer zylindrischen Grundfläche ausgebildete Innengewinde sich auf einer konisch zulaufenden Grundfläche fortsetzt. Hierdurch wird erreicht, dass beim Einschrauben und nachfolgenden schlagenden Bohren ein Endbereich des eingeschraubten Elementes, also z. B. der Endbereich eines Injektionsankers, um ein gewisses Maß in den konischen Bereich eingetrieben wird, und zwar unter Anpassung an den konischen Bereich durch eine Kaltverformung. Wenn auch hiermit bereits hinsichtlich Dichtigkeit und Festigkeit der Verbindung sehr gute Ergebnisse erzielt werden konnten, ist diese Ausgestaltung noch nicht in jeder Hinsicht zufriedenstellend. Insbesondere ist angestrebt, dass eine sehr hohe Dichtigkeit erreicht wird, vor allem zu Beginn der Beanspruchung durch schlagendes Bohren.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein Verbindungselement anzugeben, das zuverlässig eine Dichtigkeit insbesondere zu Beginn der Beanspruchung durch schlagendes Bohren erbringt.

Erfindungsgemäß ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass vor dem Anschlag des Verbindungselementes ein gesondertes, eine zentrale Öffnung belassendes Dichtelement in Form eines O-Ringes aufgenommen ist, dass das Dichtelement in einer umlaufenden radialen, den Gewindeverlauf schneidenden Ausnehmung angeordnet ist und dass die Ausnehmung in ihrer Tiefe etwa der Tiefe eines Gewindegrundes des Innengewindes entspricht. Das Verbindungselement, insbesondere die Kupplungsmuffe, ist damit zwei- bzw. dreiteilig ausgebildet (ein Dichtelement auf jeder Seite des Anschlages). Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass trotz der bei dem hier in Rede stehenden Verbindungselement vorliegenden schlag-bohrenden Beanspruchung der zusätzliche Einsatz eines Dichtelementes vor dem Anschlag – zumindest für eine gewisse Zeit – eine Erhöhung der Dichtwirkung erreichen lässt. In Ausgestaltung ist weiter vorge sehen, dass das Dichtelement in einer umlaufenden Ausnehmung angeordnet ist. Für das eine zentrale Öffnung belassende Dichtelement ist also in dem Verbindungselement eine Ausnehmung vorgesehen, die geeigneterweise auch in sich geschlossen ist. Auch ist vorgesehen, dass die Ausnehmung den Gewindeverlauf schneidet. Eine Ebene, beispielsweise mittig in der Ausnehmung angeordnet, schneidet eine Ebene, die entsprechend in die Steigung des Gewindes gelegt ist. In weiterer Einzelheit ist es darüber hinaus bevorzugt, dass die Ausnehmung unmittelbar vor dem Anschlag ausgebildet ist. Hierbei ist es nicht einmal erforderlich, dass die Ausnehmung tiefenmäßig über das Gewinde hinausgeht. Vorgesehen ist, dass die Ausnehmung in ihrer Tiefe in etwa der Tiefe eines Gewindegrundes des Innengewindes entspricht. Der Gewindegang geht hier an einer Stelle des Umfangs beispielsweise praktisch absatzlos in die Ausnehmung über, wobei die Ausnehmung dann aber im weiteren Verlauf schneidend zu dem Gewindegang verläuft. Die Ausnehmung kann im Einzelnen im Querschnitt dreiecksförmig, halbkreisförmig oder U-förmig ausgebildet sein. Bezüglich des Dichtelementes ist es bevorzugt, dass dieses ein üblicher O-Ring ist. Auch hinsichtlich des Anschlages ist erfindungsgemäß eine besondere Ausgestaltung vorgesehen. Auch der Anschlag ist bevorzugt als den Gewindeverlauf schneidende umlaufende Rippe ausgebildet. Hierbei kann eine Rippenhöhe des Anschlages etwa einer Höhe des Gewindeganges des Innengewindes entsprechen. Die Anschlagwirkung ergibt sich also in diesem Fall praktisch allein durch die den Gewindeverlauf schneidende Anordnung des Anschlages. Eine Breite des Anschlages kann etwa der Breite eines Gewindewulstes des Innengewindes entsprechen oder auch kleiner sein als die Breite eines solchen Gewindewulstes. Bevorzugt ist, dass die Breite des Anschlages etwa zwei Drittel der Breite des Gewindewulstes entspricht. Es ist auch vorteilhaft, wenn der Anschlag seitlich, einer Stirnfläche eines einzuschraubenden Injektionsankers beispielsweise zugeordnet, angeschrägt ist. Hierbei ist es auch empfehlenswert, dass auch die Injektionsankerstange eine entsprechende Anschrägung stirnseitig aufweist. Bei der beschriebenen bevorzugten Breite des Anschlages kann es dazu kommen, dass die Injektionsankerstangen bei dieser Ausgestaltung gleichwohl im eingeschraubten Zustand stirnflächig aneinander anliegen, wie dies bei bekannten, ohne sogenannten Mittenstopp ausgebildeten Kupplungsmuffen auch der Fall ist. Trotzdem ist sichergestellt, dass dieser stirnflächige Anschlag der Injektionsankerstangen etwa mittig, jedenfalls im Bereich des Anschlages der Kupplungsmuffe, sich ergibt. Der Anschlag wie auch die zuvor beschriebene Ausnehmung können in der Kupplungsmuffe ausgedreht sein oder auch eingeschmiedet sein.

Nachstehend ist die Erfindung weiter anhand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich Ausführungsbeispiele wiedergibt, erläutert. Dabei zeigt:
1 einen Querschnitt durch eine Kupplungsmuffe einer ersten Ausführungsform mit eingelegten O-Ringen;
2 eine Detailansicht – II – aus 1;
3 eine Ansicht gemäß 1, bei eingeschraubten Injektionsankerstangen;
4 eine Detailansicht – IV – der Darstellung gemäß 3;
5 eine Ansicht gemäß 1 einer zweiten Ausführungsform;
6 eine Detailansicht – VI-VI – der Darstellung gemäß 5;
7 eine Ansicht der zweiten Ausführungsform gemäß 3;
8 eine Detailansicht – VIII – der Ansicht gemäß 7.
Dargestellt und beschrieben ist ein Verbindungselement in Form einer Kupplungsmuffe 1 für eine Schraubverbindung von Injektionsankerstangen von selbstbohrenden Injektionsankern 2 (vgl. 3). Die Injektionsankerstangen des Injektionsankers 2 besitzen einen mittleren, in Achsrichtung verlaufenden Kanal 3 zur Zufuhr von Spülmittel. Anstelle von Injektionsankerstangen könnte auch beispielsweise eine (nicht dargestellte) Bohrkrone mittels der Kupplungsmuffe (1) mit einer Injektionsankerstange verschraubt werden. In der Kupplungsmuffe 1 ist weiter, etwa mittig, ein axialer Anschlag 4 ausgebildet. Der Anschlag 4 belässt eine innere Öffnung 5, so dass auch bei in der Kupplungsmuffe 1 befindlichen Enden der Injektionsanker 2 durch den Kanal 3 – und den Freiraum der Öffnung 5 – Spülmittel vollständig hindurchtreten kann.
Es soll hier auch möglichst verhindert werden, dass Spülmittel zwischen den dem Anschlag 4 zugeordneten Stirnflächen 6, 7 der Injektionsankerstangen austritt und – insbesondere durch die Freiräume im Gewinde – sich bis zu den Enden der Mutter hindurchpresst und dort austritt. (Freiräume in dem Gewinde können von besonderer Bedeutung sein bei solchen Kupplungsmuffen, hierzu wird beispielsweise auf das DBP 34 00182 verwiesen.)
Um diesen Austritt von Spülmittel zu verhindern, ist vorgesehen, dass (jeweils) vor dem Anschlag 4 ein gesondertes Dichtelement in Form eines O-Ringes 8 aufgenommen ist. Das Dichtelement in Form des O-Ringes 8 ergibt in diesem Fall von selbst, dass auch das Dichtelement eine gesonderte, zentrale Öffnung belässt.
Vorgesehen ist, dass, wie auch bei den Ausführungsbeispielen verwirklicht, der O-Ring 8 in einer umlaufenden, radialen Ausnehmung 9 angeordnet ist. Die Ausnehmung 9 ist im Einzelnen derart ausgebildet, dass sie den Gewindever lauf schneidet. Dies bedeutet etwa, dass eine Ebene E1, mittig durch die Ausnehmung 9 gelegt, eine Ebene E2, die an der Gewindesteigung des Injektionsankers bzw. des Innengewindes 10 der Kupplungsmuffe 1 orientiert ist, schneidet.
Die Ausnehmung 9, wie sich insbesondere auch aus den Detaildarstellungen gemäß 2, 4 und 6 ergibt, ist unmittelbar vor dem Anschlag 4 ausgebildet.
Wie sich weiter aus den Detaildarstellungen gemäß den 2, 4 und 6 ergibt, entspricht eine Tiefe t (hier bezogen auf das durch einen Kerndurchmesser des Innengewindes vorgegebene Niveau n der größten Tiefe t' des Innengewindes.
Der Anschlag 4 ist weiter im Einzelnen in gleicher Weise schneidend angeordnet bezüglich einer E2, welche der Gewindesteigung entspricht. Im Übrigen jedoch verläuft der Anschlag 4 parallel zu der Ausnehmung 9 bzw. einer Ebene E1.
Die Breite b1 des Anschlages 4 ist bevorzugt gleich oder kleiner der Breite b2 eines Gewindewulstes des Innengewindes. Beim ausgeführten Beispiel beträgt die Breite b1 etwa zwei Drittel der Breite b2.
Bezüglich der Ausführungsbeispiele der 5 bis 8 ist insbesondere hervorzuheben, dass der Anschlag 4 seitlich, einer Stirnfläche 6 bzw. 7 einer eingeschraubten Injektionsankerstange eines Injektionsankers 2 zugeordnet, angeschrägt ist, was sich insbesondere aus den Detaildarstellungen gemäß den 6 und 8 ergibt. Die Anschrägung, die in gleicher Weise an den zugeordneten Stirnenden der Injektionsankerstangen ausgebildet ist, führt dazu, dass die Injektionsankerstangen, wie insbesondere 7 zu entnehmen ist, im einge schraubten Zustand nicht nur an einer Weiterbewegung durch den Anschlag 4 gehindert sind, sondern auch durch ein gegenseitiges (wenn auch teilweise nur radial außenseitiges) Anliegen aneinander. Ein Schrägungswinkel Alpha beträgt vorzugsweise 15 – 20°, beispielsweise 17° (bezogen auf eine Senkrechte bzw. die Mittelachse).
Wesentlich ist aber auch, dass sich die Injektionsankerstange bei dieser Ausgestaltung trotz einer Ausbildung der Ausnehmung 9 unmittelbar vor dem Anschlag 4 über die Ausnehmung 9 und damit über den O-Ring 8 hinaus erstreckt, so dass der O-Ring immer sowohl an der Injektionsankerstange wie auch in der Ausnehmung 9 anliegt. In der Detaildarstellung der 8 ist auch zu erkennen, dass der O-Ring 8 auf einem Teil seines Umfangs in der Aussparung 11 einer Außengewinderille 12 des Injektionsankers 2 einliegt. Hierdurch tritt zwar eine gewisse Pressung des O-Rings 8 ein, jedoch kann der O-Ring 8 nicht vollständig (beispielsweise durch drehende Beanspruchung) zerrieben werden:
Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung von Bedeutung sein.

Claims

Verbindungselement, insbesondere Kupplungsmuffe (1), für eine Schraubverbindung von Injektionsankerstangen von selbstbohrenden, einen mittleren, in Achsrichtung verlaufenden Kanal (3) aufweisenden Injektionsankern (2), mit einem Innengewinde (10), wobei in dem Verbindungselement (1) ein axialer Anschlag (4) für eine Stirnfläche (6, 7) einer eingeschraubten Injektionsankerstange des Injektionsankers (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass vor diesem Anschlag (4) ein gesondertes, eine zentrale Öffnung belassendes Dichtelement (8) in Form eines O-Ringes aufgenommen ist, dass das Dichtelement in einer umlaufenden radialen, den Gewindeverlauf schneidenden Ausnehmung (9) angeordnet ist und dass die Ausnehmung (9) in ihrer Tiefe (t) etwa der Tiefe eines Gewindegrundes des Innengewindes (10) entspricht.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (9) unmittelbar vor dem Anschlag (4) ausgebildet ist.
Verbindungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (4) als den Gewindeverlauf schneidende umlaufende Rippe ausgebildet ist.
Verbindungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rippenhöhe des Anschlages (4) etwa einer Höhe eines Gewindeganges des Innengewindes (10) entspricht.
Verbindungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (b1) des Anschlages (4) etwa der Breite (b2) eines Gewindewulstes des Innengewindes (10) entspricht.
Verbindungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (b1) des Anschlages (4) etwa zwei Drittel der Breite (b2) entspricht.
Verbindungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (4) seitlich, einer Stirnfläche (6) bzw. (7) einer einzuschraubenden Injektionsankerstange des Injektionsankers (2) zugeordnet, angeschrägt ist.